【手続補正書】
【提出日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  酸化亜鉛層にドーパントとしてｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドーピングされ、該ｎ型ドーパントがｐ型ドーパントより多く、かつ、該ｎ型ドーパントが１×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度にドーピングされており、
前記ｎ型ドーパントがIIIＢ族またはVIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＶＢ族またはＩＡ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素である、酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項２】  前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとが、前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとの比が（１.３〜３）：１になるように、前記酸化亜鉛層にドーピングされている、請求項１に記載の酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項３】  前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとのそれぞれが、前記酸化亜鉛層に、８×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度でドーピングされている、請求項１または２に記載の酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項４】  前記ドーパントにてドープされた前記酸化亜鉛層の抵抗率が、１.１×１０-4Ω・ｃｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項５】  酸化亜鉛層にドーパントとしてｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドーピングされ、該ｎ型ドーパントがｐ型ドーパントより多く、かつ、該ｎ型ドーパントが１×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度にドーピングされており、
前記ｎ型ドーパントがIIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＶＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素である、酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項６】  前記ｎ型ドーパントがガリウムであり、前記ｐ型ドーパントが窒素である請求項５に記載の酸化亜鉛透明導電膜。
【請求項７】  酸化亜鉛層にドーパントとしてｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドーピングされ、該ｎ型ドーパントがｐ型ドーパントより多く、かつ、該ｎ型ドーパントが１×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度にドーピングされており、
前記ｎ型ドーパントがVIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＩＡ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素である、酸化亜鉛透明導電膜。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
しかしながら、ＩＴＯや酸化インジウムなどに用いられるＩｎは、資源枯渇に伴う材料供給の問題があると共に、還元ガス中での不安定性や、高温動作による劣化などの問題があることが知られている。そのため、代替品の研究が活発に行われているが、その中でもＺｎＯは還元性ガスに対する耐性および高温時の安定性の点で、ＩＴＯより優れた性質を有しており、着目されている。このＺｎＯは、透明性を有しており、光の透過に関しては問題ないが、導電性に関しては、ＧａやＡｌなどのIII族元素をドーピングすることによりその導電性を得ているものの、その抵抗率がＩＴＯの１０-5Ω・ｃｍ台に達しているのに対して、ＺｎＯは、１０-4Ω・ｃｍ台に留まっている。すなわち、たとえばH.Ohtaらによる「ハイ  エレクトリカリィ  コンダクティブ  インディウム・ティン・オキサイド  シン  フィルム  エピタキシャリー  グローン  オン  イットリア・スタビライズド  ジルコニア（００１）  バイ  パルスレーザ  デポジション（Highly electrically conductive indium-tin-oxide thin film epitaxially grown on yttria-stabilized zirconia （001） by pulse-laser deposition）」（Applied Physics Letters第７６巻、２７４０〜２７４２頁、２０００年）には、ＩＴＯの抵抗率として、７.７×１０-5Ω・ｃｍが報告され、また、たとえばY.Liらによる「トランスペアレント  アンド  コンダクティブ  Ｇａドープド  ＺｎＯ  フィルム  グローン  バイ  ロー  プレッシャー  メタル  オーガニック  ケミカル  ベイパ  デポジション（Transparent and conductive Ga-doped ZnO film grown by low pressure metal organic chemical vapor deposition）」（Journal of Vacuum Science Technology  Ａ１５、１０６３〜１０６８頁、１９９７年）には、ＺｎＯで２.６×１０-4Ω・ｃｍの報告がなされている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、ＺｎＯの抵抗率を下げ、ＩＴＯの抵抗率より低い抵抗率を有する酸化亜鉛透明導電膜を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、Ｚｎ酸化物で抵抗率を低くするため、鋭意検討を重ねた結果、ＺｎＯに一定量のＧａをドーピングしたまま徐々にチッ素をドーピングしていくと、ｎ型で非常に低抵抗なＺｎＯ層が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明による酸化亜鉛透明導電膜は、酸化亜鉛層にドーパントとしてｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとがドーピングされ、該ｎ型ドーパントがｐ型ドーパントより多く、かつ、該ｎ型ドーパントが１×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度にドーピングされており、前記ｎ型ドーパントがIIIＢ族またはVIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＶＢ族またはＩＡ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素からなっている。
前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとが、前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとの比が（１.３〜３）：１になるように、前記酸化亜鉛層にドーピングされていることが好ましく、前記ｎ型ドーパントと前記ｐ型ドーパントとのそれぞれが、前記酸化亜鉛層に、８×１０18ｃｍ-3以上の不純物濃度でドーピングされていることが好ましい。また、前記ドーパントにてドープされた前記酸化亜鉛層の抵抗率が、１.１×１０-4Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
具体的には、前記ｎ型ドーパントがIIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＶＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、さらに具体的には、前記ｎ型ドーパントがガリウムであり、または前記ｐ型ドーパントが窒素であるか、前記ｎ型ドーパントがVIIＢ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素であり、前記ｐ型ドーパントがＩＡ族の元素からなるグループから選択した少なくとも一種類以上の元素により構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このドーピングされた状態は、たとえば図２（ａ）〜（ｃ）に、ドナーの入り得る可能性が一般的な４配位化合物（II-ＶI族化合物は４配位化合物になる）で２次元的にモデル化した例で示されるように、（ドナー）：（アクセプタ）が３：１から１.３：１の割合で入ることが好ましい。すなわち、図２（ａ）は、ドナー（たとえばＧａ）２個とアクセプタ（たとえばＮ）１個のペアと、ドナー１個が単独で入ったものとのセットの例（Ｇａ：Ｎ＝３：１）で、このセットが全体に存在する例である。これよりドナーが増えると、ドナー間での反発力が大きくなり、溶解度としては、ほぼ上限と考えられる。また、図２（ｂ）に示される例は、前述のドナー２個とアクセプタ１個が結合した組が素子全体に存在する例（Ｇａ：Ｎ＝２：１）で、最もエネルギー的に安定な状態である。また、図２（ｃ）は、前述のドナー２個とアクセプタ１個のペア１組と、ドナーおよびアクセプタがそれぞれ１個のペア２組が存在する例（Ｇａ：Ｎ＝１.３：１）で、ドナーとして作用する最低限の例に相当する。なお、図２で白丸が化合物を構成する元素、白丸の外側を黒丸で囲んだのがドナー（Ｇａ）、黒丸がアクセプタ（Ｎ）をそれぞれ示している。